Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge odkryli, że materiały perowskitowe mogą być bardziej wydajne jako ogniwa słoneczne lub diody LED, gdy ich struktura jest mniej uporządkowana. Jest to odkrycie, które według grupy badaczy może znacznie uprościć produkcję urządzeń, a także otworzyć nowe procesy w produkcji wysokosprawnych ogniw słonecznych.

Dotychczasowe założenia

Prowadzone dotychczas badania nad perowskitami, zwykle opierały się na założeniach, że im bardziej uporządkowana struktura, tym wyższa wydajność. Taka sytuacja ma miejsce w przypadku klasycznych ogniw fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego. Jednakże, podczas obserwacji i testów, grupa naukowców z Cambridge odkryła, że w przypadku perowskitów jest odwrotnie!

Piękno badania polega na sprzecznym z intuicją odkryciu, że prostota wykonania nie oznacza, że ​​materiał będzie gorszy. Wręcz może być lepszy! – powiedział Sascha Feldmann, doktorant w Cambridge Cavendish Laborator

Surowe przetwarzanie i późniejsze wymieszanie składników chemicznych, powoduje że ładunki mogą spływać i koncentrować się. Ułatwia to ich wydobycie z ogniwa słonecznego.

Badania

Grupa zastosowała spektroskopię z rozdzielczością czasową, optyczne mapowanie pasma wzbronionego i bramkowane elektrycznie pomiary transportu, aby wykazać, że różne zaburzenia materiałowe prowadzą do akumulacji miejscowego ładunku, tworząc fotopodobne regiony typu p i n.

Kolejnym zadaniem grupy naukowców będzie znalezienie sposobów na lepszą kontrolę nad zaburzeniem oraz praca nad technikami wytwarzania, w celu osiągnięcia maksymalnej wydajności.

Nad poprawieniem efektywności perowskitów pracuje wiele jednostek badawczych. W liocu tego roku informowaliśmy, że naukowcy z King Abdullah University of Science Technology ustanowili nowy rekord wydajności kryształu perowskitu. Rekord wyniósł aż 21,09%!

Z kolei w lipcu ubiegłego roku informowaliśmy o tym, że niemieckiej firmie Oxford PV udało się pobić światowy rekord sprawności panelu krzemowo-perowskitowego. Oxford PV opracował tandemowe ogniwa słoneczne z perowskitem, wykorzystujące w spodniej części komórki krystalicznego krzemu. Ogniwa osiągnęły w zeszłym roku wydajność 28%, co potwierdziło Krajowe Laboratorium Energii Odnawialnej. Urządzenia tandemowe bardziej efektywnie wykorzystują niebieską część widma energii słonecznej o wyższej energii, umożliwiając teoretyczny limit wydajności wynoszący 43% w porównaniu z 29% w przypadku tradycyjnych ogniw słonecznych na bazie krzemu.

Naukowcy zasugerowali, że ich praca może doprowadzić do zwiększenia wydajności ogniw słonecznych ponad to, co jest możliwe w przypadku ogniw z krzemu krystalicznego. Spodziewają się także, że istnieje możliwość dosiągnięcia a nawet przekroczenia rekordowych sprawności tandemowych paneli krzemowo-perowskitowych.

Naukowcy, do dzieła!

Źródła: pv-magazine, GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia